Александр Жадан

Выбор конструкции поршневого компрессора

Рекомендованные сообщения

Коллеги, добрый день!

Пожалуйста, поделитесь опытом. Хотелось бы услышать доводы "за" и "против" при рассмотрении вопроса применения поршневого компрессора "сухого" исполнения вместо обычного "масляного".

Поршневой агрегат, о котором идет речь, предусматривается использовать для компримирования природного газа перед закачкой в пласт, поэтому содержание масла на выходе, в принципе, не играет особого значения. Однако, в то же время, понятно, что данным показателем нельзя пренебрегать, поскольку свойства применяемого смазочного масла могут оказаться такими, что оно выпадет в концевых АВО, и это нужно учитывать при выборе конструкции аппаратов воздушного охлаждения.

Мы сжимаем газ с 0,15 до 16,5 МПа (изб.), всего должно быть 5-6 ступеней сжатия с промежуточным и конечным охлаждением.

Один из вероятных поставщиков предложил для этих условий вариант "сухого" исполнения компрессора.

Вроде бы понятно, что у "сухого" компрессора должна быть ограничена скорость движения поршней. Кроме того, в случае применения компрессора такой конструкции должен быть меньше межремонтный пробег, поскольку кольца поршней в этом случае работают в более напряженном режиме. Поставщик дает износ колец 0,05 до 0,1 мм в год, но много это или мало в сравнении с показателями, которыми характеризуются "масляные" компрессоры?

Какие проблемы может получить в будущем эксплуатация, если будет выбрана поставка "сухой" компрессорной установки?

 

 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Коллеги, добрый день!

Пожалуйста, поделитесь опытом. Хотелось бы услышать доводы "за" и "против" при рассмотрении вопроса применения поршневого компрессора "сухого" исполнения вместо обычного "масляного".

Поршневой агрегат, о котором идет речь, предусматривается использовать для компримирования природного газа перед закачкой в пласт, поэтому содержание масла на выходе, в принципе, не играет особого значения. Однако, в то же время, понятно, что данным показателем нельзя пренебрегать, поскольку свойства применяемого смазочного масла могут оказаться такими, что оно выпадет в концевых АВО, и это нужно учитывать при выборе конструкции аппаратов воздушного охлаждения.

Мы сжимаем газ с 0,15 до 16,5 МПа (изб.), всего должно быть 5-6 ступеней сжатия с промежуточным и конечным охлаждением.

Один из вероятных поставщиков предложил для этих условий вариант "сухого" исполнения компрессора.

Вроде бы понятно, что у "сухого" компрессора должна быть ограничена скорость движения поршней. Кроме того, в случае применения компрессора такой конструкции должен быть меньше межремонтный пробег, поскольку кольца поршней в этом случае работают в более напряженном режиме. Поставщик дает износ колец 0,05 до 0,1 мм в год, но много это или мало в сравнении с показателями, которыми характеризуются "масляные" компрессоры?

Какие проблемы может получить в будущем эксплуатация, если будет выбрана поставка "сухой" компрессорной установки?

А что плохого в том, что масло (как и влага, содержащаяся в газе; и, возможно, тяжелые углеводороды, если газ "жирный")  будет конденсироваться после 2-3-4-5 ступени и отводиться в межступенчатых сепараторах?

Как мне кажется, я ответил на Ваш вопрос)))

 

А, сухой поршень не сможет обеспечить сжатие больше 3-х на одной ступени, в то время как обычный сможет. В итоге, если сжимать по 3.5 (а, ведь и 4 можно) на каждой ступени Вам потребуется максимум 4 ступени... Обороты сухого поршня - 750 об/мин максимум (здесь будет меньше), у обычного будете на 1000 об/мин работать. Маслянный компрессор будет сильно меньше => очевидно дешевле.

 

Вообще, хотелось бы знать какой поставщик, квотирует сухие поршни на закачку в пласт... ибо либо Вы выдали не всю информацию для принятия решения, либо поставщик совсем не инженер.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Михаил!

Ничего плохого в том, что жидкость будет конденсироваться в АВО и отводиться в межступенчатых сепараторах, мы не видим. Более того, расчет показывает, что жидкость и так должна выпадать на последних ступенях сжатия. Но здесь есть важный момент: состав выпадающей среды таков, что количество метанола в нем превышает количество воды в разы, поэтому замерзания и гидратообразования не предвидится. В этих условиях систему рециркуляции воздуха на АВО можно не предусматривать. Появляется масло - однозначно появляется ее необходимость.

Наличие системы рециркуляции в АВО увеличивает габариты аппаратов и усложняет процесс управления. В этом, в общем-то, и состоит цена вопроса. 

А различие "сухого" и обычного "масляного" компрессора в габаритах - действительно важный момент. У нас стесненные условия строительства.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Михаил!

Ничего плохого в том, что жидкость будет конденсироваться в АВО и отводиться в межступенчатых сепараторах, мы не видим. Более того, расчет показывает, что жидкость и так должна выпадать на последних ступенях сжатия. Но здесь есть важный момент: состав выпадающей среды таков, что количество метанола в нем превышает количество воды в разы, поэтому замерзания и гидратообразования не предвидится. В этих условиях систему рециркуляции воздуха на АВО можно не предусматривать. Появляется масло - однозначно появляется ее необходимость.

Наличие системы рециркуляции в АВО увеличивает габариты аппаратов и усложняет процесс управления. В этом, в общем-то, и состоит цена вопроса. 

А различие "сухого" и обычного "масляного" компрессора в габаритах - действительно важный момент. У нас стесненные условия строительства.

 

Понял примерно. Попытаюсь по-оппонировать. 

 

Во-первых, простой обогрев линий дренажа (или просто термоизоляция..компрессор-то горячий) все равно требуется (и тут не важно, что показывают расчеты). Не решает ли это проблему? 

Во-вторых, разве наличие масла приведет к замерзанию или гидратообразованию даже при полном отсуствии метанола?

 

В -третьих,

Все цифры примерные. Например, скачайте программу Ариель и сравните размеры компрессора (равной мощности) при 500 об/мин и 1000 об/мин. Если вместо 2 МВт рамы вам потребуется 3.5 МВт рама, то разница в рамах не менее 100 000 USD. Каждая дополнительная ступень - это не менее 150 000 долларов в стоимости компрессора.

Самая навороченная АВО стоит целиком 100 000 USD.

 

Кроме того, чем больше ступеней, тем больше секций АВО. Лишняя секция или система рециркуляции?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Понял примерно. Попытаюсь по-оппонировать. 

 

Во-первых, простой обогрев линий дренажа (или просто термоизоляция..компрессор-то горячий) все равно требуется (и тут не важно, что показывают расчеты). Не решает ли это проблему? 

Во-вторых, разве наличие масла приведет к замерзанию или гидратообразованию даже при полном отсуствии метанола?

 

В -третьих,

Все цифры примерные. Например, скачайте программу Ариель и сравните размеры компрессора (равной мощности) при 500 об/мин и 1000 об/мин. Если вместо 2 МВт рамы вам потребуется 3.5 МВт рама, то разница в рамах не менее 100 000 USD. Каждая дополнительная ступень - это не менее 150 000 долларов в стоимости компрессора.

Самая навороченная АВО стоит целиком 100 000 USD.

 

Кроме того, чем больше ступеней, тем больше секций АВО. Лишняя секция или система рециркуляции?

 

Отвечу по первой части Вашего сообщения.

Про обогрев линий дренажа речь не идет - он будет в любом случае и проблемы не решает.

Сама проблема состоит в том, что поставлено условие: газ зимой перед подачей в скважину охлаждать до минус 5оС, чтобы как можно больше жидкости выпадало в конечном сепараторе, а не в трубе после ДКС. В случае с масляным компрессором (в качестве поставщика такового рассматривается ARIEL) в цилиндрах применяется масло с температурой замерзания порядка минус 10 - минус 15оС. Зимой при подаче холодного воздуха в трубчатку АВО нижний ряд трубок будет переохлаждаться. Очевидно, что в этих условиях масло будет откладываться изнутри на стенках трубок и забьет их - независимо от того, что остальная жидкость не склонна к замерзанию.

Вот почему появление масла приводит к необходимости устройства системы рециркуляции воздуха в АВО. 

За остальные соображения относительно соотношения стоимости компрессоров в разных исполнениях спасибо.

Хотелось бы еще получить информацию о том, как - лучше или хуже - ведет себя "сухой" компрессор в сравнении с "масляным" при эксплуатации, и обслуживание какого компрессора будет стоить дороже. По идее, отсутствие системы смазки может существенно упрощать обслуживание КУ, но будет ли ее эксплуатация дешевле?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Отвечу по первой части Вашего сообщения.

Про обогрев линий дренажа речь не идет - он будет в любом случае и проблемы не решает.

Сама проблема состоит в том, что поставлено условие: газ зимой перед подачей в скважину охлаждать до минус 5оС, чтобы как можно больше жидкости выпадало в конечном сепараторе, а не в трубе после ДКС. В случае с масляным компрессором (в качестве поставщика такового рассматривается ARIEL) в цилиндрах применяется масло с температурой замерзания порядка минус 10 - минус 15оС. Зимой при подаче холодного воздуха в трубчатку АВО нижний ряд трубок будет переохлаждаться. Очевидно, что в этих условиях масло будет откладываться изнутри на стенках трубок и забьет их - независимо от того, что остальная жидкость не склонна к замерзанию.

Вот почему появление масла приводит к необходимости устройства системы рециркуляции воздуха в АВО. 

За остальные соображения относительно соотношения стоимости компрессоров в разных исполнениях спасибо.

Хотелось бы еще получить информацию о том, как - лучше или хуже - ведет себя "сухой" компрессор в сравнении с "масляным" при эксплуатации, и обслуживание какого компрессора будет стоить дороже. По идее, отсутствие системы смазки может существенно упрощать обслуживание КУ, но будет ли ее эксплуатация дешевле?

По идее "сухой" поршень имеет больше количество плановых ТО в течении года. По крайней мере, программы превентивного обслуживания Cameron и отдельных пэкиджеров Ariel (т.е. не минимальные ТО для сохранения гарантии, а "излишнее" обслуживание рекомендумое производителем) на отдельные типы поршневых компрессоров переводили некоторые операции из ТО4000 в ТО1000 в случае выбора опции "non-lube".

 

Основные операции при обслуживании поршневого компрессора, связаны с клапанами, поршнями, цилиндрами. Я бы сказал, что чем больше у компрессора цилиндров, затем чем больше на каждом цилиндре клапанов - тем больше обслуживания. Маслосистема же из сухого поршня не исчезнет - вал как купался в масле так и будет в нем купаться...а отсуствие системы впрыска масла в цилиндры, конечно, упрощение конструкции, но, ИМХО, минимальное. 

 

Давайте упростим задачу. "Сухой" поршень - это зло. Дорого как в кап.затратах, так и в операционных. Причина, по которой его, вообще придумали - это процессы в которых даже ppm'ы масла вызывают проблемы. Многие водородные компрессоры именно "сухие".

В случае природного газа, турдно представить чем может масло помешать. В итоге сухие поршни - это выбор маргиналов (и Total... помню их запрос на компрессоры для Харяги... по их требования компрессор как из золота получается. Отдельная история).

 

Пока я работал в Премиуме мы продали под 100 единиц поршневых компрессоров и лишь единицы "сухие". Все "сухие" шли на НПЗ.

Причем, в некоторых случаях, на НПЗ шли обычные маслянные модификации, но на выходе морочились с коалесцерами. 

 

Думаю, что последнее и  есть Ваш вариант: не нравиться масло - поставь коалесцер и его будет в районе десятков ppm... По сути, для Вашей задачи это эквивалент его (масла) "полного отсуствия". +50 000 - 100 000 долларв на каждую единицу оборудования максимум. 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Добавлю по поводу масла: а кто мешает поставить коалесцеры до охлаждения в АВО? И ваши проблемы с малом отпадут сами собой.

По поводу конденсации в АВО. Есть несколько нюансов, в частности, как происходит конденсация газа, какова температура трубок (а не воздуха - тут может быть разница). Конечно, можно лить метанол с избытком, а потом строить установки его регенеции (которые тажже не дешевы). Также можно (и нужно) подумать с конструкцией АВО (например, для кратковременных остановок может быть предусмотрен обогрев нижнего ряда трубок и т.д.).

Очень часто приходится видеть решения, которые можно было сделать и проще, и дешевле, но делают все по-старинке.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Добавлю по поводу масла: а кто мешает поставить коалесцеры до охлаждения в АВО? И ваши проблемы с малом отпадут сами собой.

По поводу конденсации в АВО. Есть несколько нюансов, в частности, как происходит конденсация газа, какова температура трубок (а не воздуха - тут может быть разница). Конечно, можно лить метанол с избытком, а потом строить установки его регенеции (которые тажже не дешевы). Также можно (и нужно) подумать с конструкцией АВО (например, для кратковременных остановок может быть предусмотрен обогрев нижнего ряда трубок и т.д.).

Очень часто приходится видеть решения, которые можно было сделать и проще, и дешевле, но делают все по-старинке.

 

Алексей!

У нас температуры на выходе цилиндров под 150оС, так что масла в капельном виде не будет. Поэтому коалесцер перед АВО не поможет.

Что касается конструкции АВО - из-за нее как раз и весь сыр-бор. Ведь изначально мысль была отказаться от системы рециркуляции за счет применения "сухого" компрессора. В этом случае поступления масла в АВО и его выпадения не будет и, таким образом, переохлаждение нижнего ряда трубок не страшно.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Алексей!

У нас температуры на выходе цилиндров под 150оС, так что масла в капельном виде не будет. Поэтому коалесцер перед АВО не поможет.

Что касается конструкции АВО - из-за нее как раз и весь сыр-бор. Ведь изначально мысль была отказаться от системы рециркуляции за счет применения "сухого" компрессора. В этом случае поступления масла в АВО и его выпадения не будет и, таким образом, переохлаждение нижнего ряда трубок не страшно.

При 150 град не будет при каком давлении? У вас же давление на выходе 16,5 МПа

Про сыр бор я ваш понял - поэтому и говорю - улавливание масла после каждой ступени, плюс обогрев нижнего рядя трубок (если вы уверены, что гидратов не будет) - просто мне тут попало несколько месторождений, для которых ставили минимальную температуру на 10-20 град ниже температуры гидратообразования и и утверждали, что не будет гидратов. Обогрев нижнего ряда трубок не спасает от гидратов, но не позволяет застыть маслу во время остановки или минимальном вращении вентиляторов. При нормальной работе масло у вас не застынет. В принципе, это спасет и от гидратов, но тольк в том случае, если температура их образования не намного выше температуры воздуха. Нюансов много

В процессе конденсации воды падает и изменяется концентрация метанола. Поэтому может вам еще понадобиться накинуть метанол и перед входом в АВО.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

При 150 град не будет при каком давлении? У вас же давление на выходе 16,5 МПа

Про сыр бор я ваш понял - поэтому и говорю - улавливание масла после каждой ступени, плюс обогрев нижнего рядя трубок (если вы уверены, что гидратов не будет) - просто мне тут попало несколько месторождений, для которых ставили минимальную температуру на 10-20 град ниже температуры гидратообразования и и утверждали, что не будет гидратов. Обогрев нижнего ряда трубок не спасает от гидратов, но не позволяет застыть маслу во время остановки или минимальном вращении вентиляторов. При нормальной работе масло у вас не застынет. В принципе, это спасет и от гидратов, но тольк в том случае, если температура их образования не намного выше температуры воздуха. Нюансов много

В процессе конденсации воды падает и изменяется концентрация метанола. Поэтому может вам еще понадобиться накинуть метанол и перед входом в АВО.

 

Хотелось бы понять, преимущественно за счет чего масло переходит в газ в цилиндре. Как мне представляется, здесь действуют два основных механизма:

1. Растворение (испарение) масла на границе "газ-масло" при контакте масляной пленки с горячим газом. Здесь масло должно переходить в газ в растворенном виде именно в таком количестве, сколько газ с данной температурой и с данным давлением может принять. И тогда величина давления в рассуждениях, собственно, и не важна.

2. "Подрыв" масляной пленки кольцами цилиндра при движении его вдоль стенки. Здесь действует чисто "механический" унос, и величину давления тогда нужно учитывать.

Какой вклад вносит каждая из отмеченных двух составляющих в процесс?

Логично предположить, что выбор масла, применяемого в цилиндрах, должен осуществляться с учетом параметров газовой среды. Иными словами, масло должно быть таким, чтобы его испарение было минимальным, несмотря на высокую температуру газа. Тогда, вроде бы, выходит, что основной вклад в унос делает второй процесс. Но интересно то, что мы обсуждали с разработчиком компрессора, который должен поставлять КУ в блочном виде (с фильтрами и АВО), вариант установки коалесцеров до аппаратов воздушного охлаждения. Он сказал, что масло будет улетать из компрессора именно в растворенном виде, и коалесцер будет бесполезен.

Возможно, разработчик не вник в вопрос и на самом деле не рассматривал такой вариант. Такой вероятности тоже исключать нельзя.

 

Что касается замерзания жидкости и гидратоообразования в случае "без учета масла", то у нас метанола в смеси в разы больше, чем воды. Я писал об этом выше. Так что дополнительный его впрыск не требуется.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

То, что метанола больше в разы - это не факт, что гидратов не будет. Вы для оценки считали концентрации метанольных растворов при температуре конденсации и минимальной температуре процесса? Снижение температуры застывания растворов с данной концентрации по сравнению с водой будет около в 2 раза больше, чем снижение температура образования гидрата при ингибировании газа, более того, нужно пересчитывать ингибирование после каждого участка снижения концентраций метанола и воды.

По поводу сепаратора масла. Если вы также рассчитаете, сколько масла у вас растворяется в газе, то получите такую величину, которая будет успешно растворяться в выделяющихся при охлаждении скомпримированного газа углеводородах, а если их образуется мало, то в воде оно будет в дисперсном виде (это замечено в при работе компрессоров с системой предварительно установленных коалесцеров - там масла в конденсате следы, которые практически не влияют в дальнейшем на качество СУГ после переработке).

А вот коалесцеры или сепараторы масла на нагнетании поршневых компрессоров я встречал на ВСЕХ компрессорных установках, с которыми работал. Это рекомендовали и российские производители поршневых компрессоров, эти сепараторы шли комплектной поставкой в устанавливаемых мной компрессорах ABB и Siemens.

К тому же тут есть еще нюанс. Это потери масла. Я сталкивался с одним компрессором ПНГ, когда потери этого масла были такие, что производитель рекомендовал не только его сбор, но и дегазацию и последующий возврат в маслосистему компрессора.

Поэтому, в вашем случае я бы ставил коалесцеры масла на выходе компрессора, а это даже скорее всего будут обычные сетчатые сепапараторы, так как фильтрэлементы хваленых коалесцеров очень часто не работают при температуре выше 100 град). И, так как есть ингибирвоание, обычные АВО, для успокоения души бы сделал нижний ряд трубок с обогревом. 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Поскольку из коалесцера (или сетчатого фильтра), который будет стоять сразу за компрессором перед АВО, неизбежно будет унос жидкости (пусть даже минимальный), масло все равно выпадет в аппаратах воздушного охлаждения. Таким образом, получается, что и в данном случае применение рециркуляции в АВО неизбежно.

Но, собственно, наш вопрос решился именно так. Мы применили "масляный" компрессор и АВО с системой рециркуляции воздуха.

По расчетам: мы на каждой ступени сжатия посмотрели состав жидкости, которая будет образовываться при заданной температуре охлаждения в АВО, и определили температуры ее замерзания и гидратообразования при наших давлениях. Они лежат существенно ниже наших рабочих температур. Как я понимаю, Вы имели в виду именно эту проверку?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Да, я это и имел ввиду.

Вы, надеюсь, не забыли что полученный при компримировании углеводородный конденсат нужно будет очистить от масла? Его в переработку у вас никто не возьмет, так как содержание масла будет очень высоко.

Коалесцер масла при нормально подобранных фильтр-элементах обеспечивает на выходе не более 1 ppm жидкости. такое количество малсла вам проблем не создаст.

Ну, раз приняли решение - тогда вам карты в руки. Но зачем тогда ингибирование газа делать на всех стадиях компримирования? Сделали на выходе установки - и закончили эти вопросы - расход метанола и рецикл метанола целом (а если еще и больше никуда метанол не подается - так вообще отказ от установки регенерации метанола). Я бы на месте заказчика задумался.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

... Но зачем тогда ингибирование газа делать на всех стадиях компримирования? Сделали на выходе установки - и закончили эти вопросы - расход метанола и рецикл метанола целом (а если еще и больше никуда метанол не подается - так вообще отказ от установки регенерации метанола). Я бы на месте заказчика задумался.

 

Алексей, напоследок еще одна небольшая ремарка - для полноты картины, так сказать.

Мы ингибирование не делаем. Весь метанол "прилетает" с предыдущих установок и постепенно, по мере сжатия и охлаждения газа, выпадает в сепараторах в виде ВМР. Добавлять его нет необходимости.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Алексей, напоследок еще одна небольшая ремарка - для полноты картины, так сказать.

Мы ингибирование не делаем. Весь метанол "прилетает" с предыдущих установок и постепенно, по мере сжатия и охлаждения газа, выпадает в сепараторах в виде ВМР. Добавлять его нет необходимости.

 

 

Александр, в чем вы не правы.

Во-первых, метанола для ингибирования при более высоком давлении нужно большее количество, так как нужно иметь большую разницу температур между точкой гидратообразования и эксплуатацией.

Во-вторых, выделяющийся ВМР будет выводить из потока так необходимый вам метанол, обедняя тем самым газ. Поэтому, этот момент нужно обязательно проверить, чтобы убедиться, что ваш газ содержит нужное вам количество метанола.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Присоединиться к беседе

Вы можете опубликовать сообщение сейчас и зарегистрироваться позднее. Если у вас ест ьаккаунт, войдите в него для написания от своего имени.

Гость
Ответить в тему...

×   Вставлено в виде отформатированного текста.   Вставить в виде обычного текста

  Разрешено не более 75 эмодзи.

×   Ваша ссылка была автоматически встроена.   Отобразить как ссылку

×   Ваш предыдущий контент был восстановлен.   Очистить редактор

×   Вы не можете вставить изображения напрямую. Загрузите или вставьте изображения по ссылке.